能源短缺是人类社会面临的重大问题,利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题:
(1)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是旧键断裂和新键的形成过程。已知反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=-93 kJ·mol-1。试根据表中所列键能数据,计算a 的数值为_______kJ/mol。
| 化学键 |
H-H |
N-H |
N≡N |
| 键能/kJ·mol-1 |
436 |
a |
945 |
(2)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。已知在常压下有如下变化:
① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH =a kJ/mol
② H2O(g)=H2O(l) ΔH =b kJ/mol
写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(3)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1,用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,在两个电极上分别充入甲醇和氧气。
①写出燃料电池正极的电极反应式 。②若利用该燃料电池提供电源,与图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件应是 极(填”A”或”B”);当铁件的质量增重6.4g时,燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为 L。
(4)如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾(电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)。
①该电解槽的阳极反应式为 ,单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为 。
②从出口D导出的溶液是 (填化学式)。
[化学—选修3:物质结构与性质]Fe2+、Fe3+与O22—、CN—、F—、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。
(1)N、O、F三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序是。
(2)基态Fe3+核外M能层的电子排布式为。
(3)铁有δ、γ、α三种同素异形体(如下图),则γ晶胞原子堆积名称为_____________。假设各种晶型的铁单质都是由半径为r的铁原子堆积而成,则晶胞δ与晶胞α的密度比为_______________(列式并化简)。
(4)乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂,其结构如图1所示。此物质中碳原子的杂化方式有。
(5)配合物K3[Fe(CN)6]可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的电子式为。已知(CN)2是直线形分子,并具有对称性,则(CN)2中π键和σ键的个数比为。
(6)F—不仅可与Fe3+形成[FeF6]3—,还可以与Mg2+、K+形成一种立方晶系的离子晶体,此晶体应用于激光领域,结构如图2所示。该晶体的化学式为。在该晶体中与一个F—距离最近且相等的F—的个数为。
[化学—选修2:化学与技术]银、铜均属于重金属,从银铜合金废料中回收银并制备含铜化合物产品的工艺如图所示:
(1)熔炼时被氧化的元素是,酸浸时反应的离子方程式为。为提高酸浸时铜元素的浸出率及浸出速率,酸浸前应对渣料进行处理,其处理方法是。
(2)操作a是,固体B转化为CuAlO2的过程中,存在如下反应,请填写空白处:
CuO+Al2O3
+↑。
(3)若残渣A中含有n mol Ag,将该残渣全部与足量的稀HNO3置于某容器中进行反应,写出反应的化学方程式。为彻底消除污染,可将反应中产生的气体与V L(标准状况)空气混合通入水中,则V至少为L(设空气中氧气的体积分数为0.2)。
(4)已知2Cu+
Cu+Cu2+,试分析CuAlO2分别与足量盐酸、稀硝酸混合后,产生现象的异同点。
(5)假设粗银中的杂质只有少量的铜,利用电化学方法对其进行精炼,则粗银应与电源的极相连,当两个电极上质量变化值相差30.4g时,则两个电极上银质量的变化值相差g。
电解法促进橄榄石(主要成分是Mg2SiO4)固定CO2的部分工艺流程如下:
已知:Mg2SiO4(s) +4HCl(aq)
2MgCl2(aq) +SiO2 (s) + 2H2O(l)△H =-49.04 kJ·mol-1
(1)橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20,用氧化物的形式可表示为。
(2)上图虚框内需要补充一步工业生产的名称为。
(3)下列物质中也可用作“固碳”的是。(填字母)
a.CaCl2b.H2NCH2COONac.(NH4)2CO3
(4)由下图可知,90℃后曲线A溶解效率下降,分析其原因。
(5)过滤Ⅰ所得滤液中含有Fe2+,检验该离子方法为。
(6)过程①为除去滤液中的杂质,写出该除杂过程所涉及反应的离子方程式
、。
PM2.5污染跟工业燃煤密切相关,燃煤还同时排放大量的SO2和NOX。
(1)在一定条件下,SO2气体可被氧气氧化,每生成8 g SO3气体,放出9.83 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式。若起始时向密闭容器内充入0.4molSO2和0.2mol O2,达平衡后放出的热量为Q,则Q39.32kJ(填“>”、“<”或“=”).
(2)一定条件下,在恒容密闭的容器中,当上述反应达到平衡时,下列说法正确的是__________(填序号)
a.2v逆(SO2)=v正(O2)
b.ΔH保持不变
c.混合气体密度保持不变
d.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)500℃时,在催化剂存在条件下,分别将2 mol SO2和1 mol O2置于恒压容器I和恒容容器II中(两容器起始容积相同,),充分反应均达到平衡后,两容器中SO2的转化率关系是I_________II(填“>”、“<”或“=”)。若测得容器II中的压强减小了30%,则该容器中SO3体积分数为(结果保留3位有效数字)。
(4)将生成的SO3溶于水,再向溶液中通入NH3得到1L cmol/L(NH4)2SO4溶液的PH=5,计算该(NH4)2SO4溶液的水解平衡常数Kh=。
(5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作原电池,其装置见下图。该电池中Na+向_____电极移动(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),在电池使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为。
(1)已知:①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△Hl= -91kJ·mol-l
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2= -24 kJ·mol-1
③CO(g) +H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H3= -41 kJ·mol-l
且三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3
则反应 3CO(g) +3H2(g)
CH3OCH3(g) +CO2(g)△H=
化学平衡常数K=(用含K1、K2、K3的代数式表示)。
(2)写出反应②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)平衡常数的表达式Kc=
若在某温度下的平衡常数Kc = 400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
| 物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
| c /mol·L-1 |
0.44 |
0.60 |
0.60 |
此时,v (正) _____ v (逆) (填“>”、“<”或“=”)。